負荷計算方法無功功率補償

1、1第二章第二章 高壓供電系統(tǒng)設(shè)計高壓供電系統(tǒng)設(shè)計2.1 負荷計算 為了確定供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷的大小，以便正確地選擇供電系統(tǒng)中的各個元件（包括電力變壓器、導線、電纜等）。對電力負荷進行統(tǒng)計計算成為必要。通過負荷的統(tǒng)計計算求出的用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中組成元件的負荷值稱為計算負荷。計算負荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)，計算負荷確定的是否正確合理，將直接影響到電器和導線選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導線選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。反之，又將使電器和導線運行時增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱引起絕緣過早老化、甚至燒毀現(xiàn)象，以致發(fā)生事故。同樣給國家財產(chǎn)造成損失。由此可見，正確

2、確定負荷具有重要意義。2.1.1 確定計算負荷的方法我國目前采用的確定計算負荷的方法有：需要系數(shù)法、二項式法、以概率論為理論基礎(chǔ)的利用系數(shù)法、和我國設(shè)計部門提出的“ABC”等。下面簡單介紹各種方法的特點。 1、按需要系數(shù)法確定計算負荷、按需要系數(shù)法確定計算負荷 需要系數(shù)它與用電設(shè)備組的平均加權(quán)負荷系數(shù)、同時運30fZtXelSbKKPKP ；fZK行系數(shù)、電動機的平均加權(quán)效率以及網(wǎng)路供電效率等系數(shù)有關(guān)，且值tKSblXK恒小于 1。（1）單臺用電設(shè)備計算負荷： ； - 計算負荷，- 電動機的額定容量，edjSPPjSPedP- 電動機額定負荷時的效率 對于單個設(shè)備如白熾燈、電熱器、電爐等。設(shè)備

3、容量 Psb： Pjs=Psb（2）成組用電設(shè)備的負荷計算 計算負荷表達式： ； exjSPKPjSjSQP tg-計算負荷有功功率 - 無功功率 Kx-需要系數(shù)jSPjSQ - 功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值tg2（3）多組用電設(shè)備的負荷計算 公式： ； )(11mxemjSKPKP11()mmjSxeQKK P tg - 同期系數(shù)，對于車間干線，可取，對于低壓母線，由用電K19 . 0 K設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時。8 . 09 . 0 K 2、二項式法確定計算負荷：、二項式法確定計算負荷：二項式法是用兩個系數(shù)表征負荷變化規(guī)律的方法。（1） 對于一組用電設(shè)備：公式：Pjs=CPx+bPe，C，

4、b - 系數(shù)（見 P23表 18）。Px-組中 X 臺容量最大的用電設(shè)備的總額定容量（kw），Pe-該組中所有用電設(shè)備的總額定容量（kw）計算電流時： ，C1，b1不同工作制的不同類用電設(shè)exjSPbPCI11備，規(guī)定取用大容量設(shè)備的數(shù)量 X 不同。金切機床采用 X=5，反復(fù)短時工作制采用 X=3，加熱爐 X=2；電焊設(shè)備 X=1 等。（2） 對于不同類用電設(shè)備組（m 組）其二項式表達式為：有功功率： mexmjSbPCPP1max式中- 各用電設(shè)備組算術(shù)中第一項 CPx的最大值。maxxCP- 所有用電設(shè)備組算式中第二項總和。meP1無功功率：1max1mjSxemQCPtgbP tg式中：

5、 - 與相應(yīng)的功率因數(shù)正切值， 1tgmaxxCP- 與各組設(shè)備相應(yīng)的功率因數(shù)正切值。tgebP3.“ABC”3.“ABC”法法“ABC”計算負荷的特點是：1）運用概率論的基本原理找出計算負荷與設(shè)備容量之間的關(guān)系。2）利用單元功率的概念和“ABC”列表法，將繁雜的功率運算簡化為臺數(shù)的運算，使運算簡單準確，利用“ABC”法計算公式為： BACADKPLjs23D-單臺等值功率（KW），一般容量（小于 50KW）的機床，取 D=3KW，對于電爐等，取 D=9KW。-該組用電設(shè)備的利用系數(shù)。（見 P24表 19）.Lk， 。 -該組用電設(shè)備中某一單臺設(shè)備額定功率imiiknA.1DPKeiieiP（

6、KW）。- 對應(yīng)于該功率設(shè)備的臺數(shù)。in ； ，imiinKB.13211115 . 1LkC無功功率：jSjsQP tg4、利用系數(shù)法（同濟大學）、利用系數(shù)法（同濟大學）公式：， “其中，PjsPKP.maxPjSQKQ.max22jjjQPSKmax-最大負荷班內(nèi)的半小時最大平均有功負荷 P30（等于 Pj）與總平均負荷（）之比。其值接近于負荷系數(shù)的倒數(shù)。PPPjPPPPPK/30max，QP-每一用電設(shè)備組在最大負荷班內(nèi)的平均有功負荷和平均無功負荷。PP按利用系數(shù)法確定計算負荷時，不論計算范圍大小，設(shè)備類型多少，都必須先將各類用電設(shè)備組的平均有功負荷 PP和平均無功負荷 QP分別代數(shù)相加

7、，求得和 PP，再依次去求利用系數(shù) KLP 、nyx（有效臺數(shù)）、Kmax各值。求計算負荷時，只PQ需最后乘一次 Kmax值即得，不需再乘同期系數(shù)，不必按供電范圍逐級求得 Pj 、Qj 、SJ之后，又求得， ，再乘以同期系數(shù)。因用利用系數(shù)求得的 PjjPjQjS是各類負荷最大值的總和，二者在概念上是有區(qū)別的?？v觀上述四種計算負荷的方法，各有特點。1）需要系數(shù)法是當前通用的求計算負荷的方法。公式簡單計算方便。為設(shè)計人員普遍接受，需要系數(shù)法的數(shù)值來源于大量的測定值和統(tǒng)計，這個公式對于單臺設(shè)備，用電設(shè)備組，一個車間甚至一個工廠的計算負荷均可進行計算。這對于初步設(shè)計時估算全車間或全廠的計算負荷顯得尤為

8、方便。其缺點是沒有考慮大容量電動機的運行特性（如起動和過載等）對整個計算負荷 P30，Q30的影響，尤其是當總用電設(shè)備臺數(shù)少時，其影響較大，但當設(shè)備臺數(shù)足夠多容量足夠大，其影響是微弱的。2）二項式法計算負荷時，考慮了電動機臺數(shù)和大容量電動機對計算負荷的影響，4一般被用來計算車間干線，支干線的負荷，其缺點是 x 的取值仍缺乏足夠的理論依據(jù)，沒有考慮 x 值隨電動機臺數(shù)的變化而變化，并且由于過分突出 x 臺大型設(shè)備對電氣負荷的影響，其計算結(jié)果要比用需要系數(shù)法算出的結(jié)果大一些。3）“ABC”法也把計算負荷看作是平均負荷 PPj與計算負荷對平均負荷參差值的疊加，但它對這個參數(shù)的估計是由設(shè)備容量的總平方

9、根表征的。該方根隨mieiiPn1設(shè)備臺數(shù)和設(shè)備容量而變化。容量值越大，對方根的影響越大。 ineiP“ABC”法適應(yīng)于連續(xù)工作制、短時工作制、反復(fù)短時工作制類設(shè)備。其另一特點就是它的基本計算系數(shù)是最大負荷班的平均利用系數(shù)，該系數(shù)的數(shù)值穩(wěn)定，易于通過實測取得，因而本方法具有實用價值。通過以上三種方法的綜合分析，從而充分熟悉了各種方法的優(yōu)點，缺點和適用范圍，根據(jù)本次負荷的特點和性質(zhì)和鑒于指導老師的意見，本設(shè)計對于車間總的負荷計算則采用需要系數(shù)法。2.1.2 各車間負荷計算： 根據(jù)下列公式：1）單個設(shè)備的容量計算：計算負荷表達式： ； exjSPKPjSjSQP tg-計算負荷有功功率 - 無功功

10、率 Kx-需要系數(shù)jSPjSQ - 功率因數(shù)角對應(yīng)的正切值tg 2）整個車間的負荷計算：計算負荷表達式： ； )(11mxemjSKPKP 11()mmjSxeQKK P tg mjsjsjsQPS122 - 同期系數(shù)（同時率）。對于車間干線：可取，取 0.9；K19 . 0 K對于低壓母線：由于用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時。8 . 09 . 0 K 各車間變電所的計算負荷計算結(jié)果如下表：各車間變電所的計算負荷計算結(jié)果如下表：5序車間或用電設(shè)備容量 需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負荷變壓器臺數(shù)及容量號設(shè)備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏） 視在

11、 Sjs(千伏安） (臺數(shù)千伏安）（1 1）11 變電所變電所1薄膜車間16800.60.61.331008.00 1340.64 1677.311677.31 2原料庫3100.250.51.7377.50 134.08 154.86154.86 3生活間2900.811.33232.00 308.56 386.05386.05 4成品庫一3050.30.51.7391.50 158.30 182.84182.84 5成品庫二3040.30.51.7391.20 157.78 182.24182.24 6包裝材料庫3000.30.51.7390.00 155.70 179.84179.84

12、7小計小計318931891590.20 2255.05 2759.342759.34 K=0.9 時：=0.9*1590.20=1431.18(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*2255.05=2029.545KVAR）11()mmjSxeQKK P tg= mjsjsjsQPS122)(41.2483545.202918.143122KVA查手冊選1 變電所變壓器型號 SG10-1600KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負荷變壓器臺數(shù)及容量號設(shè)備組名稱（KW)Kxcos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功

13、 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安）(臺數(shù)千伏安）（2 2）22 變電所變電所1單絲車間16850.60.61.31011.001314.301658.162水泵房及其附屬設(shè)備3200.650.80.75208.00156.00260.003小計小計200520051219.001470.301909.91K=0.9 時：=0.9*1219.00=1097.1(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*1470.30=1323.27（KVAR）11()mmjSxeQKK P tg6= mjsjsjsQPS122)(92.171827.13231 .109722KVA查手冊選2 變電所變壓器型

14、號 SG10-1250KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11 序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負荷變壓器臺數(shù)及容量號設(shè)備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù)千伏安）（3 3）33 變電所變電所1注塑車間1890.40.61.3375.60 100.55 125.80 1 臺2管材車間8800.350.61.33308.00 409.64 512.51 SG10-800KV/10KV/0.4KV3小計小計10691069383.60 510.19 638.31 K=0.9 時：=0

15、.9*608.60=365.16(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*809.44=728.496（KVAR）11()mmjSxeQKK P tg= mjsjsjsQPS122)(48.57417.45924.36522KVA查手冊選3 變電所變壓器型號 SG10-800KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負荷變壓器臺數(shù)及容量號設(shè)備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千伏安） (臺數(shù)千伏安）（4 4）44 變電所變電所1備料復(fù)制車間1380.60.51.7

16、382.80 143.24 165.45 1 臺2生活間100.818.00 0.00 8.00 SG10-500KVA3浴室30.812.40 0.00 2.40 4鍛工車間300.30.651.179.00 10.53 13.85 5原料、生活間150.8112.00 0.00 12.00 6倉庫150.80.51.1712.00 14.04 18.47 7機修模具車間1000.250.651.7325.00 43.25 49.96 8熱處理車間1500.60.71.0290.00 91.80 128.56 9鉚焊車間1800.30.51.7354.00 93.42 107.90 10小計

17、小計641641295.20 396.28 494.15 K=0.9 時：7=0.9*1870.20=1683.18(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*1562.83=1406.547（KVAR）11()mmjSxeQKK P tg= mjsjsjsQPS122)(73.44465.35668.26522KVA查手冊選4 變電所變壓器型號 SG10-500KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn11序車間或用電設(shè)備容量需要系數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)角計算負荷變壓器臺數(shù)及容量號設(shè)備組名稱 （KW)Kx cos正切 tg有功 Pjs（千瓦）無功 Qjs(千乏）視在 Sjs(千

18、伏安） (臺數(shù)千伏安）（5 5）55 變電所變電所1鍋爐房5000.70.750.88350.00308.00466.222試驗室4250.250.51.73106.25183.81212.313輔助材料庫4100.20.51.7382.00141.86163.854油泵房3150.650.80.75204.75153.56255.945加油站3100.650.80.75201.50151.13251.886辦公室、招待所、食堂3150.60.61.33189.00251.37314.507小計227522751133.501189.731643.258全廠合計961896186421.507

19、287.359712.93K=0.9 時：=0.9*1133.50=1020.15(KW)(11mxemjSKPKP=0.9*1189.73=1070.757（KVAR）11()mmjSxeQKK P tg= mjsjsjsQPS122)(22.1567757.107015.102022KVA查手冊選5 變電所變壓器型號 SG10-315KVA/10KV/0.4KV,短路阻抗 UK%=4,D,yn112.2 無功功率補償： 2.2.1 無功補償?shù)囊饬x：8 電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行研究的一個重要組成部分。通過對電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對無功負荷的最佳補償,不僅

20、可以維持電壓水平和提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性, 而且可以降低有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損,使電力系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟運行。無功優(yōu)化計算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)控制變量（發(fā)電機的無功出力和機端電壓水平、電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調(diào)節(jié)）使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達到最小。通過無功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近運行，而且能取得可觀的經(jīng)濟效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性完美的結(jié)合在一起。無功補償可看作是無功優(yōu)化的一個子部分，即它通過調(diào)節(jié)電容器的安裝位置和電容器的容量，使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達到最小。2.2.2 無功補償?shù)姆N類對于企業(yè)及大負荷用電單位，按照無功補償

21、的種類又分為高壓集中補償、低壓集中補償和低壓就地補償。在補償容量相等的情況下，低壓就地補償減低的線損最大，因而經(jīng)濟效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補償了負荷的感性部分，使流經(jīng)線路和變壓器上的無功電流大大減小，顯然此種方法所取得的經(jīng)濟效益最佳。2.2.3 并聯(lián)電容器裝置設(shè)計的一般要求1高壓并聯(lián)電容器裝置接入電網(wǎng)的設(shè)計，應(yīng)按全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡的原則確定最優(yōu)補償容量和分布方式。2變電所里的電容器安裝容量，應(yīng)根據(jù)本地區(qū)電網(wǎng)無功規(guī)劃以及國家現(xiàn)行標準電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導則和全國供用電規(guī)則的規(guī)定計算后確定。當不具備設(shè)計計算條件時，電容器安裝容量可按變壓器容量的 10%30%

22、確定。3電容器分組容量，應(yīng)根據(jù)加大單組容量、減少組數(shù)的原則確定。4當分組電容器按各種容量組合運行時，不得發(fā)生諧振，且變壓器各側(cè)母線的任何一次諧波電壓含量不應(yīng)超過現(xiàn)行的國家標準電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波的有關(guān)規(guī)定。 5高壓并聯(lián)電容器裝置應(yīng)裝設(shè)在變壓器的主要負荷側(cè)。當不具備條件時，可裝設(shè)在三繞組變壓器的低壓側(cè)。6當配電所中無高壓負荷時，不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器裝置。低壓并聯(lián)電容器裝置的安裝地點和裝設(shè)容量，應(yīng)根據(jù)分散補償和降低線損的原則設(shè)置。補償后的功9率因數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準全國供用電規(guī)則的規(guī)定。2.2.4 并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝的一般規(guī)定1高壓并聯(lián)電容器裝置的布置和安裝設(shè)計，應(yīng)利于分期擴建、通風

23、散熱、運行巡視、便于維護檢修和更換設(shè)備。2高壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式，應(yīng)根據(jù)安裝地點的環(huán)境條件、設(shè)備性能和當?shù)貙嵺`經(jīng)驗，選擇屋外布置或屋內(nèi)布置。一般地區(qū)宜采用屋外布置；嚴寒、濕熱、風沙等特殊地區(qū)和污穢、易燃易爆等特殊環(huán)境宜采用屋內(nèi)布置。屋內(nèi)布置的并聯(lián)電容器裝置，應(yīng)設(shè)置防止凝露引起污閃事故的措施。3低壓并聯(lián)電容器裝置的布置型式，應(yīng)根據(jù)設(shè)備適用的環(huán)境條件確定采用屋內(nèi)布置或屋外布置。4屋內(nèi)高壓并聯(lián)電容器裝置和供電線路的開關(guān)柜，不宜同室布置。5低壓電容器柜和低壓配電屏可同室布置，但宜將電容器柜布置在同列屏柜的端部。2.3 無功補償容量的計算：初步計算總功率：=788.58+759.6+345.24+265.68+196.65=2355.75（KW）51jSP=1058.967+981.05+459.17+356.65+215.53=307